大连理工大学机械工程学院，辽宁 大连 116086
自然界中许多生物进化出利用天空偏振光进行导航的能力。天空光中紫外波段的能量和偏振度远低于可见光波段，一些生物却选择紫外波段进行导航，这被称为“生物偏振导航紫外悖论”。为了探究紫外波段天空光偏振优势，首先基于米散射理论分析了单粒子散射规律，然后采用蒙特卡罗法研究了云层的光传输特性，最后完成全天空偏振模式的仿真。仿真结果表明：紫外波段穿透云层散射介质后具有更高的偏振保持性，在多云阴天等不利天气条件下仍可利用紫外波段完成导航。从理论上分析了紫外波段在天空偏振导航中具备优势的原因，对仿生偏振导航目标波段的选取具有一定指导意义。
激光与光电子学进展
2021, 58(17): 1701001
大连理工大学 机械工程学院, 辽宁 大连 116024
为了实现偏振光传感器在水面波动环境下及编队协同情境下的应用, 并提升无人船导航的抗电磁干扰能力, 设计了一种基于偏振光传感器、微惯性测量单元(MIMU)及全球定位系统(GPS)的组合导航系统, 为偏振光传感器集成了云台底座, 并搭建偏振光无人船平台进行了导航及编队实验。介绍了偏振光导航原理及无人船编队原理; 基于卡尔曼滤波设计了偏振光传感器/MIMU/GPS组合导航算法; 基于上述组合导航算法进行了无人船的循迹与编队实验。循迹对比实验结果表明: 无人船利用偏振光传感器进行组合导航的航向角误差为6.055°, 位置误差为0.209 m, 在磁罗盘受干扰的情况下偏振光组合导航系统仍可正常工作; 编队实验结果表明: 领航船循迹误差为0.425 m,跟随船编队误差为0.707 m。该偏振光传感器可应用于水面环境导航, 偏振光组合导航系统可用于无人船导航与编队。
偏振光传感器 组合导航 无人船 循迹 协同编队 polarization sensor integrated navigation system unmanned surface vehicle tracking formation
